ES2961262T3 - Generator set to generate an alternating current - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un grupo electrógeno (1) para generar corriente alterna, que comprende una unidad de potencia primaria (2) y un generador de corriente alterna (3) acoplado de forma giratoria a la unidad de potencia primaria (2), que está configurado para generar una energía primaria proporcionada por la unidad de energía primaria (2). en energía eléctrica, y una unidad de energía secundaria (4) conmutable, que está diseñada de tal manera que la potencia generada por el generador de corriente alterna (3) aumenta al encender la unidad de energía secundaria (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to a generating set (1) for generating alternating current, comprising a primary power unit (2) and an alternating current generator (3) rotatably coupled to the primary power unit (2), which is configured to generate a primary energy provided by the primary energy unit (2). into electrical energy, and a switchable secondary power unit (4), which is designed in such a way that the power generated by the alternating current generator (3) increases when turning on the secondary power unit (4). (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Grupo electrógeno para generar una corriente alterna Generator set to generate an alternating current
Campo técnicoTechnical field
La presente invención se refiere a un grupo electrógeno para generar una corriente alterna. The present invention relates to a generating set for generating alternating current.
Estado de la técnicaState of the art
Los grupos electrógenos convencionales están formados generalmente por un motor de combustión interna y un generador, estando acoplado el motor de combustión interna mediante un engranaje o directamente al generador eléctrico, por lo general una máquina síncrona de excitación independiente. Conventional generating sets are generally made up of an internal combustion engine and a generator, the internal combustion engine being coupled by means of a gear or directly to the electric generator, generally an independently excited synchronous machine.
En este sentido, los requisitos para la frecuencia de la red de corriente alterna quedan determinados por normas que definen, por ejemplo, también la desviación de frecuencia admisible. En una red de corriente alterna con varias fuentes, la distribución de potencia es regulada por la frecuencia. Cuanto mayor sea la frecuencia, tanto mayor será la aportación de potencia proporcional. In this sense, the requirements for the frequency of the alternating current network are determined by standards that define, for example, also the permissible frequency deviation. In an alternating current network with several sources, the power distribution is regulated by frequency. The higher the frequency, the greater the proportional power contribution.
El objetivo es en muchos casos mantener en la medida posible constante la aportación de potencia relativa de un generador en diferentes puntos de funcionamiento. Para que la frecuencia no salga de la banda de tolerancia admisible, tampoco en caso de una solicitación con un salto de potencia, el motor de combustión interna debe disponer de reservas de ajuste y de una regulación rápida. La inercia de masa del grupo electrógeno también ayuda a mantener constante la frecuencia en caso de un salto de carga. The objective in many cases is to keep the relative power contribution of a generator constant as much as possible at different operating points. So that the frequency does not go out of the admissible tolerance band, even in the event of a load with a jump in power, the internal combustion engine must have adjustment reserves and rapid regulation. The mass inertia of the generator set also helps keep the frequency constant in the event of a load jump.
Los motores de combustión interna a menudo carecen de la dinámica de regulación necesaria, por lo que, incluso cuando existe una reserva de ajuste, se recurre a motores más grandes para poder proporcionar la inercia de masa necesaria. Esto conduce al uso de motores de combustión interna cuya potencia nominal es significativamente mayor que la potencia nominal del generador. Debido a ello, en muchos casos no se alcanza la temperatura de los gases de escape necesaria para un perfecto tratamiento posterior de los gases de escape. Como resultado aumentan los costes de mantenimiento. Además, debe preverse una depuración de los gases de escape más compleja y/o adicional. Esto conduce a costes elevados para el motor de combustión interna y el sistema de escape. Internal combustion engines often lack the necessary tuning dynamics, so even when a tuning reserve exists, larger engines are used to provide the necessary mass inertia. This leads to the use of internal combustion engines whose rated power is significantly higher than the rated power of the generator. Due to this, in many cases the exhaust gas temperature necessary for perfect exhaust gas post-treatment is not reached. As a result, maintenance costs increase. In addition, more complex and/or additional exhaust gas purification must be provided. This leads to high costs for the internal combustion engine and the exhaust system.
El documento EP 2 251 953 A2 muestra un sistema de generación de corriente con un grupo electrógeno que comprende un motor de combustión interna y un generador de velocidad variable acoplado al mismo, que está configurado para generar potencia eléctrica. Además, un grupo electrógeno/motor auxiliar está conectado con el generador. Document EP 2 251 953 A2 shows a current generation system with a generating set comprising an internal combustion engine and a variable speed generator coupled thereto, which is configured to generate electrical power. Additionally, an auxiliary generator/engine set is connected with the generator.
El documento EP 3351 472 A2 muestra un dispositivo para proporcionar energía eléctrica para un consumidor eléctrico y/o para cargar una batería en un barco. EP 3351 472 A2 shows a device for providing electrical energy for an electrical consumer and/or for charging a battery on a ship.
El documento DE 102005000998 A1 muestra una red aislada de corriente alterna con un generador que alimenta la red aislada, accionada por un motor de combustión interna y una fuente de corriente solar que alimenta su energía simultáneamente a la red aislada, poniendo en marcha la corriente solar de esta un motor de corriente continua que acciona mediante un embrague mecánico junto con el motor de combustión interna el generador de corriente alterna. Document DE 102005000998 A1 shows an isolated alternating current network with a generator that feeds the isolated network, driven by an internal combustion engine and a solar current source that feeds its energy simultaneously to the isolated network, starting the solar current. of this a direct current motor that drives the alternating current generator through a mechanical clutch together with the internal combustion engine.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
Partiendo del estado de la técnica conocido, un objetivo de la presente invención es proporcionar un grupo electrógeno mejorado para generar una corriente alterna. Starting from the known state of the art, an objective of the present invention is to provide an improved generator set for generating an alternating current.
Este objetivo se consigue mediante un grupo electrógeno para generar una corriente alterna con las características de la reivindicación 1. Unos perfeccionamientos ventajosos se desprenden de las reivindicaciones dependientes, de la descripción y de las figuras. This objective is achieved by means of a generating set to generate an alternating current with the characteristics of claim 1. Advantageous improvements emerge from the dependent claims, the description and the figures.
Correspondientemente, se propone un grupo electrógeno para generar una corriente alterna, que comprende una unidad de potencia primaria y un generador de corriente alterna que está acoplado de manera giratoria a la unidad de potencia primaria, que está configurado para convertir una potencia primaria proporcionada por la unidad de potencia primaria en una potencia eléctrica. El grupo electrógeno está caracterizado además por una unidad de potencia secundaria conectable, que está configurada de tal manera que la potencia generada por el generador de corriente alterna aumenta al conectarse la unidad de potencia secundaria. Correspondingly, a generating set for generating an alternating current is proposed, comprising a primary power unit and an alternating current generator that is rotatably coupled to the primary power unit, which is configured to convert a primary power provided by the unit of primary power in an electrical power. The generating set is further characterized by a connectable secondary power unit, which is configured in such a way that the power generated by the alternating current generator increases when the secondary power unit is connected.
Puesto que está prevista una unidad de potencia secundaria conectable, que está configurada de tal manera que la potencia generada por el generador de corriente alterna aumenta al conectarse la unidad de potencia secundaria, puede cubrirse temporalmente una demanda de potencia adicional, que rebasa la potencia que puede suministrarse mediante la potencia nominal del motor de combustión interna, sin tener que preverse reservas de potencia en el motor de combustión interna, que conducirían eventualmente a un motor de combustión interna cuya potencia nominal sería significativamente mayor que la potencia nominal del generador. Gracias a la unidad de potencia secundaria conectable puede conseguirse por el contrario una configuración casi óptima entre el motor de combustión interna y el generador de corriente alterna para el funcionamiento continuo, en particular para un funcionamiento del generador de corriente alterna con su potencia nominal. Since a connectable secondary power unit is provided, which is configured in such a way that the power generated by the alternating current generator increases when the secondary power unit is connected, an additional power demand can be temporarily covered, which exceeds the power that can be supplied by the rated power of the internal combustion engine, without having to provide power reserves in the internal combustion engine, which would eventually lead to an internal combustion engine whose rated power would be significantly higher than the rated power of the generator. By contrast, thanks to the switchable secondary power unit, an almost optimal configuration between the internal combustion engine and the AC generator can be achieved for continuous operation, in particular for operation of the AC generator at its rated power.
Por consiguiente, en el funcionamiento continuo previsto de la unidad de potencia primaria, esta puede funcionar cerca de su potencia nominal o incluso con la potencia nominal. Por consiguiente, puede alcanzarse una temperatura de los gases de escape necesaria para el mejor tratamiento posterior posible de los gases de escape previsto para esta unidad de potencia primaria. Gracias a ello pueden mantenerse bajos los costes de mantenimiento de la unidad de potencia primaria. Además, el tratamiento posterior de los gases de escape puede presentar una estructura sencilla y/o puede prescindirse de una unidad de tratamiento posterior de los gases de escape adicional y/o compleja, que de otro modo tendría que estar prevista. Therefore, in the intended continuous operation of the primary power unit, it may operate close to its rated power or even at the rated power. Accordingly, an exhaust gas temperature necessary for the best possible exhaust gas aftertreatment provided for this primary power unit can be achieved. Thanks to this, the maintenance costs of the primary power unit can be kept low. Furthermore, the exhaust gas aftertreatment can have a simple structure and/or an additional and/or complex exhaust gas aftertreatment unit, which would otherwise have to be provided, can be dispensed with.
Preferentemente, la unidad de potencia secundaria está configurada para poder conectarse al menos temporalmente. Preferably, the secondary power unit is configured to be able to be connected at least temporarily.
Según una forma de realización preferente, la potencia del generador de corriente alterna corresponde a una potencia generada mediante una entrada de potencia nominal primaria suministrada al generador de corriente alterna por la unidad de potencia primaria. Gracias a ello es posible hacer funcionar la unidad de potencia primaria cerca de su punto de funcionamiento óptimo. According to a preferred embodiment, the power of the AC generator corresponds to a power generated by a primary rated power input supplied to the AC generator by the primary power unit. Thanks to this it is possible to operate the primary power unit close to its optimal operating point.
Mediante pruebas se ha mostrado que es especialmente ventajoso que la unidad de potencia primaria sea un motor de combustión interna. Tests have shown that it is especially advantageous for the primary power unit to be an internal combustion engine.
Ventajosamente, el generador de corriente alterna es una máquina síncrona de excitación independiente. Advantageously, the alternating current generator is an independently excited synchronous machine.
De acuerdo con la invención, la unidad de potencia secundaria presenta un motor eléctrico, preferentemente una máquina asíncrona o un motor de reluctancia o un "switched reluctance motor" (SRM) (en español: motor de reluctancia conmutada), y un acumulador secundario de energía que está en contacto con el motor eléctrico, preferentemente una batería, en particular una batería de iones de litio, o un condensador, en particular un condensador electrolítico, o un supercondensador, estando acoplado el motor eléctrico de acuerdo con la invención de manera giratoria a un árbol de entrada del generador de corriente alterna. Gracias al motor eléctrico es posible proporcionar adicionalmente a la potencia proporcionada por la unidad de potencia primaria una potencia mecánica adicional, en particular un par adicional, en el generador de corriente alterna. Se ha mostrado que un motor eléctrico, en particular si está configurado como máquina asíncrona o como motor de reluctancia, dispone de una capacidad de sobrecarga especialmente buena, así como de una dinámica de regulación muy buena. Además, un motor eléctrico, configurado en particular como máquina asíncrona o motor de reluctancia, presenta pocas pérdidas en un funcionamiento en modo de espera (standby), que por regla general son insignificantes. Alternativamente, el motor eléctrico también puede estar configurado como máquina síncrona de excitación permanente, si son aceptables las pérdidas de hierro que se producen permanentemente. According to the invention, the secondary power unit has an electric motor, preferably an asynchronous machine or a reluctance motor or a "switched reluctance motor" (SRM), and a secondary accumulator. energy that is in contact with the electric motor, preferably a battery, in particular a lithium-ion battery, or a capacitor, in particular an electrolytic capacitor, or a supercapacitor, the electric motor according to the invention being rotatably coupled to an input shaft of the alternating current generator. Thanks to the electric motor it is possible to provide additional mechanical power, in particular additional torque, in the alternating current generator in addition to the power provided by the primary power unit. It has been shown that an electric motor, in particular if configured as an asynchronous machine or as a reluctance motor, has a particularly good overload capacity as well as very good control dynamics. Furthermore, an electric motor, configured in particular as an asynchronous machine or reluctance motor, has few losses in standby operation, which are generally negligible. Alternatively, the electric motor can also be configured as a permanently excited synchronous machine, if the permanently occurring iron losses are acceptable.
El establecimiento de contacto eléctrico entre el motor eléctrico y el acumulador secundario de energía comprende dado el caso un convertidor de corriente, preferentemente un convertidor de frecuencia, actuando el convertidor de corriente como un elemento de adaptación entre el acumulador secundario de energía y el motor eléctrico, de manera que la energía proporcionada por acumulador secundario de energía se convierte o transforma en una forma adecuada para el funcionamiento del motor eléctrico en su respectiva realización. The establishment of electrical contact between the electric motor and the secondary energy accumulator optionally comprises a current converter, preferably a frequency converter, the current converter acting as an adaptation element between the secondary energy accumulator and the electric motor. , so that the energy provided by the secondary energy accumulator is converted or transformed into a form suitable for the operation of the electric motor in its respective embodiment.
Según otra forma de realización preferente, un árbol de salida de la unidad de potencia primaria está directamente conectado de manera giratoria con un árbol de entrada del generador de corriente alterna. Alternativamente, el árbol de salida de la unidad de potencia primaria puede estar conectado mediante un engranaje de manera giratoria con el árbol de entrada del generador de corriente alterna. According to another preferred embodiment, an output shaft of the primary power unit is directly rotatably connected to an input shaft of the alternating current generator. Alternatively, the output shaft of the primary power unit may be rotatably geared to the input shaft of the AC generator.
Según otra forma de realización preferente, un árbol de salida de la unidad de potencia secundaria está directamente conectado de manera giratoria con un árbol de entrada del generador de corriente alterna. Alternativamente, el árbol de salida de la unidad de potencia secundaria puede estar conectado mediante un engranaje de manera giratoria con el árbol de entrada del generador de corriente alterna. According to another preferred embodiment, an output shaft of the secondary power unit is directly rotatably connected to an input shaft of the alternating current generator. Alternatively, the output shaft of the secondary power unit may be rotatably geared to the input shaft of the AC generator.
Preferentemente, la unidad de potencia secundaria puede desacoplarse del generador de corriente alterna y/o la unidad de potencia secundaria puede estar configurada de forma conectable sin par. Preferably, the secondary power unit can be decoupled from the AC generator and/or the secondary power unit can be configured in a torqueless connectable manner.
Preferentemente, la unidad de potencia secundaria puede estar configurada de tal manera que un motor eléctrico de la unidad de potencia secundaria está configurado de tal manera que puede funcionar como generador. Gracias a ello, un acumulador de energía de la unidad de potencia secundaria puede cargarse mediante el funcionamiento de generador del motor eléctrico de la unidad de potencia secundaria. El par necesario para el funcionamiento del generador también puede ser proporcionado por la unidad de potencia primaria y ser transmitido por el generador de corriente alterna o por un árbol de entrada continuo del generador de corriente alterna. Preferably, the secondary power unit may be configured such that an electric motor of the secondary power unit is configured such that it can function as a generator. Thanks to this, an energy accumulator of the secondary power unit can be charged by the generator operation of the electric motor of the secondary power unit. The torque necessary for operation of the generator can also be provided by the primary power unit and transmitted by the alternating current generator or by a continuous input shaft of the alternating current generator.
Además, el convertidor de corriente del establecimiento de contacto eléctrico puede estar configurado de tal manera que la energía generada por el motor eléctrico durante el funcionamiento del generador puede convertirse en una forma adecuada para cargar el acumulador secundario de energía de la unidad de potencia secundaria. En otras palabras, el convertidor de corriente o convertidor puede estar configurado de manera que puede funcionar de forma bidireccional. Alternativamente a ello, también puede estar previsto otro convertidor en el establecimiento de contacto eléctrico y/o está previsto otro convertidor, preferentemente un rectificador, de forma separada del establecimiento de contacto eléctrico. Furthermore, the current converter of the electrical contact establishment can be configured in such a way that the energy generated by the electric motor during the operation of the generator can be converted into a form suitable for charging the secondary energy accumulator of the secondary power unit. In other words, the current converter or converter may be configured such that it can operate bidirectionally. Alternatively, another converter may also be provided in the electrical contact establishment and/or another converter, preferably a rectifier, is provided separately from the electrical contact establishment.
El motor eléctrico de la unidad de potencia secundaria puede estar configurado para poder conectarse sin par. Siempre que la unidad de potencia primaria sea capaz de cubrir por sí misma la demanda de potencia solicitada por el grupo electrógeno, por ejemplo por un consumidor, el motor eléctrico de la unidad de potencia secundaria puede conectarse sin par. The electric motor of the secondary power unit may be configured to be able to be switched on without torque. As long as the primary power unit is capable of covering by itself the power demand requested by the generating set, for example by a consumer, the electric motor of the secondary power unit can be connected without torque.
En particular, teniendo en cuenta una adición de par deseada de un par proporcionado por la unidad de potencia primaria y un par proporcionado por la unidad de potencia secundaria, ha resultado ser ventajoso disponer la unidad de potencia primaria en un primer lado del generador de corriente alterna con respecto al generador de corriente alterna y disponer la unidad de potencia secundaria en un segundo lado del generador de corriente alterna, opuesto al primer lado del generador de corriente alterna. In particular, taking into account a desired torque addition of a torque provided by the primary power unit and a torque provided by the secondary power unit, it has proven to be advantageous to arrange the primary power unit on a first side of the current generator. alternating with respect to the alternating current generator and arranging the secondary power unit on a second side of the alternating current generator, opposite to the first side of the alternating current generator.
Alternativamente, la unidad de potencia primaria y la unidad de potencia secundaria también pueden estar dispuestas juntas en un lado del generador de corriente alterna, si los árboles de salida de la unidad de potencia primaria y de la unidad de potencia secundaria permiten una adición de par. Alternatively, the primary power unit and the secondary power unit may also be arranged together on one side of the AC generator, if the output shafts of the primary power unit and the secondary power unit allow for an addition of torque. .
De acuerdo con la invención, la unidad de potencia primaria presenta un regulador de velocidad y la unidad de potencia secundaria presenta un regulador de velocidad. According to the invention, the primary power unit has a speed regulator and the secondary power unit has a speed regulator.
Para conseguir un control/una regulación sencillos descentralizados de la máquina secundaria, la actividad de la unidad de potencia secundaria puede estar determinada además por una banda de tolerancia propia. To achieve simple decentralized control/regulation of the secondary machine, the activity of the secondary power unit can additionally be determined by its own tolerance band.
Por consiguiente, la actividad de la unidad de potencia primaria también puede estar determinada por una propia banda de tolerancia propia. Consequently, the activity of the primary power unit can also be determined by its own tolerance band.
De acuerdo con la invención, se alimenta una velocidad teórica al regulador de velocidad de la unidad de potencia secundaria que es inferior, preferentemente ligeramente inferior a la velocidad teórica de la unidad de potencia primaria. A este respecto, el valor teórico de la unidad de potencia secundaria está situado preferentemente en la banda de tolerancia predeterminada para la unidad de potencia secundaria. According to the invention, a theoretical speed is fed to the speed regulator of the secondary power unit which is lower, preferably slightly lower than the theoretical speed of the primary power unit. In this regard, the theoretical value of the secondary power unit is preferably located in the predetermined tolerance band for the secondary power unit.
Preferentemente, la estructura de regulación de la unidad de potencia primaria y/o de la unidad de potencia secundaria está realizada con dos etapas, estando subordinado preferentemente un regulador de velocidad interno a un regulador de velocidad externo. En este sentido, el regulador de velocidad puede suministrar los valores predeterminados para el regulador de par, estando limitados los valores predeterminados preferentemente a valores de par positivos. Gracias a ello puede conseguirse que la unidad de potencia secundaria normalmente no pueda trabajar contra el regulador de velocidad de la unidad de potencia primaria. Preferably, the regulation structure of the primary power unit and/or the secondary power unit is made with two stages, an internal speed regulator being preferably subordinated to an external speed regulator. In this sense, the speed regulator can supply predetermined values for the torque regulator, the predetermined values being preferably limited to positive torque values. Thanks to this it can be achieved that the secondary power unit normally cannot work against the speed regulator of the primary power unit.
Se ha mostrado que en caso de un uso opcional de un amplificador P puro, puede conseguirse una seguridad adicional. Gracias a preverse el amplificador P, puede conseguirse que el par ajustado aumente con la desviación de la regulación, es decir, cuanto más se acerque la velocidad al valor teórico de la unidad de potencia secundaria, menor será el par. It has been shown that in case of optional use of a pure P amplifier, additional safety can be achieved. By providing the amplifier P, it can be achieved that the set torque increases with the regulation deviation, that is, the closer the speed is to the theoretical value of the secondary power unit, the lower the torque will be.
Según otra forma de realización preferente, la unidad de potencia primaria comprende un regulador de velocidad con par negativo conectable y desconectable y/o la unidad de potencia secundaria comprende un regulador de velocidad con par negativo conectable y desconectable. Preferentemente está previsto controlar/regular la conexión o desconexión del par negativo según el contenido de energía del acumulador de energía de la unidad de potencia secundaria. According to another preferred embodiment, the primary power unit comprises a speed regulator with connectable and disconnectable negative torque and/or the secondary power unit comprises a speed regulator with connectable and disconnectable negative torque. Preferably, provision is made to control/regulate the connection or disconnection of the negative torque according to the energy content of the energy accumulator of the secondary power unit.
En particular, en el caso de que el acumulador de energía de la unidad de potencia secundaria tenga una capacidad pequeña, de modo que la tensión cambia significativamente cuando se usa la máquina secundaria o la unidad de potencia secundaria, esta tensión puede usarse como criterio para activar o desactivar un par negativo. Preferentemente, se habilita un par negativo cuando la tensión del acumulador de energía cae por debajo de un primer valor límite determinado para este fin. Además, la habilitación del par negativo puede volver a anularse si se sobrepasa otro valor límite, que es superior al primer valor límite. Gracias a ello puede proporcionarse una histéresis que permite una estabilidad con respecto a la función de carga del acumulador. In particular, in the case where the energy accumulator of the secondary power unit has a small capacity, so that the voltage changes significantly when the secondary machine or secondary power unit is used, this voltage can be used as a criterion for activate or deactivate a negative torque. Preferably, a negative torque is enabled when the voltage of the energy accumulator falls below a first limit value determined for this purpose. Furthermore, the enabling of the negative torque can be overridden again if another limit value, which is higher than the first limit value, is exceeded. Thanks to this, a hysteresis can be provided that allows stability with respect to the charging function of the accumulator.
Según una configuración alternativa preferente, el control/la regulación de la conexión o desconexión del par negativo también puede basarse en otra magnitud, preferentemente una carga del acumulador de energía. En particular, esto puede ser ventajoso si la capacidad del acumulador de energía es tan grande que la tensión no muestra cambios significativos durante el suministro de potencia. Para usar la carga como magnitud de control/regulación, la corriente acumulada puede integrarse con respecto al tiempo. De manera análoga al control/la regulación mediante la tensión del acumulador de energía, también al usarse la carga del acumulador de energía como magnitud de control/magnitud de regulación, puede habilitarse o conectarse el par negativo cuando el valor cae por debajo de un valor predeterminado, como por ejemplo un valor integral de la corriente acumulada, y volver a desconectarse cuando el valor rebasa otro valor predeterminado, que es mayor que el primer valor predeterminado anteriormente mencionado. According to a preferred alternative configuration, the control/regulation of the connection or disconnection of the negative torque can also be based on another quantity, preferably a charge of the energy accumulator. In particular, this may be advantageous if the capacity of the energy accumulator is so large that the voltage does not show significant changes during power supply. To use the load as a control/regulating quantity, the accumulated current can be integrated with respect to time. Analogously to control/regulation by the energy storage voltage, also when the energy storage load is used as a control variable/regulation variable, the negative torque can be enabled or switched on when the value falls below a certain value. predetermined, such as an integral value of the accumulated current, and disconnect again when the value exceeds another predetermined value, which is greater than the first predetermined value mentioned above.
Preferentemente, puede estar previsto otro regulador para el control/la regulación de la amplitud de la tensión. Al usarse un generador síncrono de excitación independiente, esto puede realizarse opcionalmente mediante un seguimiento de la excitación. Preferably, another regulator can be provided for the control/regulation of the voltage amplitude. When using a separate excitation synchronous generator, this can optionally be done by excitation tracking.
Según otra forma de realización preferente, la unidad de potencia secundaria, preferentemente un motor eléctrico de la unidad de potencia secundaria, está configurada de tal manera que su par, preferentemente su par nominal, sea mayor que un par de arranque de la unidad de potencia primaria, preferentemente mayor que el par de arranque más las pérdidas mecánicas presentes en el sistema prescrito. En otras palabras, la unidad de potencia secundaria puede estar configurada para proporcionar un par que es mayor que el par de arranque y las pérdidas mecánicas del grupo electrógeno. Gracias a ello puede ser posible arrancar el grupo electrógeno mediante la unidad de potencia secundaria, o al menos favorecer el arranque del grupo electrógeno mediante un arrancador. According to another preferred embodiment, the secondary power unit, preferably an electric motor of the secondary power unit, is configured in such a way that its torque, preferably its nominal torque, is greater than a starting torque of the power unit. primary, preferably greater than the starting torque plus the mechanical losses present in the prescribed system. In other words, the secondary power unit may be configured to provide a torque that is greater than the starting torque and mechanical losses of the generator set. Thanks to this, it may be possible to start the generating set using the secondary power unit, or at least promote the starting of the generating set using a starter.
Según otra forma de realización preferente, la unidad de potencia secundaria comprende un acumulador secundario de energía, preferentemente una batería, en particular una batería de iones de litio, o un condensador, en particular un condensador electrolítico o un supercondensador, y un inversor, preferentemente un inversor controlado externamente. Preferentemente están conectados entre sí un cable de salida del generador de corriente alterna y un cable de salida del inversor, estando configurados preferentemente configurados de manera conectable y desconectable. Gracias a ello puede suministrarse una potencia adicional directamente desde el acumulador de energía mediante el inversor a la potencia generada por el generador de corriente alterna mediante la conexión de la unidad de potencia secundaria. Gracias a ello puede descargarse la unidad de potencia primaria y la misma puede continuar funcionando en el punto para el que está concebida. According to another preferred embodiment, the secondary power unit comprises a secondary energy accumulator, preferably a battery, in particular a lithium-ion battery, or a capacitor, in particular an electrolytic capacitor or a supercapacitor, and an inverter, preferably an externally controlled inverter. Preferably, an output cable of the alternating current generator and an output cable of the inverter are connected to each other, preferably being configured in a pluggable and detachable manner. Thanks to this, additional power can be supplied directly from the energy store via the inverter to the power generated by the AC generator by connecting the secondary power unit. Thanks to this, the primary power unit can be discharged and it can continue operating at the point for which it is designed.
Según otra forma de realización preferente, el inversor de la unidad de potencia secundaria es un inversor que funciona bidireccionalmente. Gracias a ello puede proporcionarse mediante el generador de corriente alterna energía para (re)cargar el acumulador secundario de energía en el funcionamiento normal y alimentarse mediante el inversor que funciona bidireccionalmente al acumulador secundario de energía. Alternativamente, también puede estar previsto prever un rectificador adicional, mediante el cual puede cargarse el acumulador secundario de energía con la corriente alterna generada por el generador de corriente alterna. According to another preferred embodiment, the inverter of the secondary power unit is an inverter that operates bidirectionally. Thanks to this, energy can be provided by the alternating current generator to (re)charge the secondary energy accumulator in normal operation and fed by the inverter that operates bidirectionally to the secondary energy accumulator. Alternatively, it may also be provided to provide an additional rectifier, by means of which the secondary energy accumulator can be charged with the alternating current generated by the alternating current generator.
En otra forma de realización preferente puede estar previsto que el acumulador secundario de energía pueda cargarse mediante conexión a una red eléctrica. Para ello, el acumulador secundario de energía presenta preferentemente una unidad de conexión correspondiente. In another preferred embodiment, it may be provided that the secondary energy accumulator can be charged by connecting to an electrical network. For this purpose, the secondary energy accumulator preferably has a corresponding connection unit.
Breve descripción de las figurasBrief description of the figures
Otras formas de realización preferentes de la invención se explican con más detalle mediante la siguiente descripción de las figuras. A este respecto muestran: Other preferred embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures. In this regard they show:
la figura 1 esquemáticamente un grupo electrógeno para generar una corriente alterna según una primera forma de realización; Figure 1 schematically shows a generating set for generating an alternating current according to a first embodiment;
la figura 2 esquemáticamente un grupo electrógeno para generar corriente alterna según otra forma de realización; y Figure 2 schematically shows a generating set for generating alternating current according to another embodiment; and
la figura 3 esquemáticamente un grupo electrógeno para generar una corriente alterna según otra forma de realización. Figure 3 schematically shows a generating set for generating an alternating current according to another embodiment.
Descripción detallada de ejemplos de realización preferentesDetailed description of preferred embodiments
A continuación se describen ejemplos de realización preferentes con ayuda de las figuras. A este respecto, los elementos iguales, similares o que actúan de la misma manera en las diferentes figuras reciben referencias idénticas y se omite parcialmente una descripción repetida de estos elementos para evitar redundancias. Preferred embodiment examples are described below with the help of the figures. In this regard, elements that are the same, similar or that act in the same way in the different figures receive identical references and a repeated description of these elements is partially omitted to avoid redundancies.
La figura 1 muestra esquemáticamente un grupo electrógeno 1 para generar una corriente alterna según una primera forma de realización. El grupo electrógeno 1 comprende una unidad de potencia primaria 2 en forma de un motor de combustión interna, en el presente caso un motor diésel, y un generador de corriente alterna 3, que está acoplado de manera giratoria a la unidad de potencia primaria 2, en el presente caso en forma de una máquina síncrona de excitación independiente, que está configurada para convertir una potencia primaria proporcionada por la unidad de potencia primaria 2 en una potencia eléctrica. El grupo electrógeno 1 presenta además una unidad de potencia secundaria 4 conectable, que está configurada de tal manera que la potencia generada por el generador de corriente alterna 3 puede aumentarse temporalmente mediante la conexión de la unidad de potencia secundaria 4. Figure 1 schematically shows a generating set 1 for generating an alternating current according to a first embodiment. The generating set 1 comprises a primary power unit 2 in the form of an internal combustion engine, in the present case a diesel engine, and an alternating current generator 3, which is rotatably coupled to the primary power unit 2, in the present case in the form of an independent excitation synchronous machine, which is configured to convert a primary power provided by the primary power unit 2 into an electrical power. The generating set 1 further has a connectable secondary power unit 4, which is configured in such a way that the power generated by the alternating current generator 3 can be temporarily increased by connecting the secondary power unit 4.
En este sentido, la potencia del generador de corriente alterna corresponde a una potencia generada mediante una entrada de potencia nominal primaria suministrada al generador de corriente alterna por la unidad de potencia primaria. In this sense, the power of the alternating current generator corresponds to a power generated by a primary rated power input supplied to the alternating current generator by the primary power unit.
La unidad de potencia secundaria 4 presenta un motor eléctrico 40, en el presente caso una máquina asíncrona, y un acumulador secundario de energía 41 que está en contacto con el motor eléctrico 40, por ejemplo en forma de una batería, en particular una batería de iones de litio. o en forma de un condensador, opcionalmente un condensador electrolítico o un supercondensador. El establecimiento de contacto eléctrico entre el motor eléctrico 40 y el acumulador secundario de energía 41 comprende un convertidor que funciona bidireccionalmente (no mostrado), que convierte la energía proporcionada por el acumulador secundario de energía 41 en la forma adecuada para el funcionamiento del motor eléctrico 40 y viceversa. The secondary power unit 4 has an electric motor 40, in the present case an asynchronous machine, and a secondary energy accumulator 41 which is in contact with the electric motor 40, for example in the form of a battery, in particular a battery of lithium ions. or in the form of a capacitor, optionally an electrolytic capacitor or a supercapacitor. The establishment of electrical contact between the electric motor 40 and the secondary energy accumulator 41 comprises a bidirectionally operating converter (not shown), which converts the energy provided by the secondary energy accumulator 41 into the form suitable for the operation of the electric motor 40 and vice versa.
El motor eléctrico 40 está acoplado de manera giratoria a un árbol de entrada 30' del generador de corriente alterna 3. Gracias al motor eléctrico 40 es posible proporcionar potencia mecánica adicional, en particular un par adicional, al generador de corriente alterna 3, además de la potencia proporcionada por la unidad de potencia primaria 2. The electric motor 40 is rotatably coupled to an input shaft 30' of the alternating current generator 3. Thanks to the electric motor 40 it is possible to provide additional mechanical power, in particular additional torque, to the alternating current generator 3, in addition to the power provided by primary power unit 2.
Alternativamente, el motor eléctrico 40 también puede estar configurado como motor de reluctancia o "switched reluctance motor" (SRM) (en español: motor de reluctancia conmutada). Además, el árbol de salida 42 de la unidad de potencia secundaria 4 puede estar conectado mediante un engranaje (no mostrado) de manera giratoria con el árbol de entrada 30' del generador de corriente alterna 3. Alternatively, the electric motor 40 may also be configured as a reluctance motor or "switched reluctance motor" (SRM). Furthermore, the output shaft 42 of the secondary power unit 4 may be connected by a gear (not shown) rotatably with the input shaft 30' of the alternating current generator 3.
Un árbol de salida 20 de la unidad de potencia primaria 2 está conectado mediante un engranaje 22 de manera giratoria con un árbol de entrada 30 del generador de corriente alterna 3. Alternativamente, el árbol de salida 20 también puede estar acoplado de manera giratoria directamente al árbol de entrada 30. An output shaft 20 of the primary power unit 2 is rotatably connected by a gear 22 to an input shaft 30 of the alternating current generator 3. Alternatively, the output shaft 20 may also be rotatably coupled directly to the input tree 30.
El motor eléctrico 40 está configurado para poder ser desacoplado del generador de corriente alterna 3. Además, el motor eléctrico 40 también puede funcionar como generador para poder cargar el acumulador secundario de energía 41, cuando no es necesario proporcionar potencia adicional mediante la unidad de potencia secundaria 4. The electric motor 40 is configured to be able to be decoupled from the alternating current generator 3. In addition, the electric motor 40 can also function as a generator in order to charge the secondary energy accumulator 41, when it is not necessary to provide additional power by the power unit. secondary 4.
Siempre que la unidad de potencia primaria 2 sea capaz de cubrir por sí misma la demanda de potencia solicitada por el grupo electrógeno 1, por ejemplo por un consumidor, y no deba cargarse el acumulador secundario de energía 41, el motor eléctrico 40 de la unidad de potencia secundaria 4 puede conectarse sin par. As long as the primary power unit 2 is capable of covering by itself the power demand requested by the generating set 1, for example by a consumer, and the secondary energy accumulator 41, the electric motor 40 of the unit does not have to be loaded. Secondary power 4 can be connected without pair.
En el presente caso, con respecto al generador de corriente alterna 3, la unidad de potencia primaria 2 está dispuesta en un primer lado del generador de corriente alterna 3 y la unidad de potencia secundaria 4 está dispuesta en un segundo lado del generador de corriente alterna 3, opuesto al primer lado. In the present case, with respect to the alternating current generator 3, the primary power unit 2 is arranged on a first side of the alternating current generator 3 and the secondary power unit 4 is arranged on a second side of the alternating current generator 3, opposite the first side.
Alternativamente, la unidad de potencia primaria 2 y la unidad de potencia secundaria 4 también pueden estar dispuestas juntas en un lado del generador de corriente alterna 3. Alternatively, the primary power unit 2 and the secondary power unit 4 may also be arranged together on one side of the alternating current generator 3.
En el presente caso, la unidad de potencia primaria 2 y la unidad de potencia secundaria 4 presentan respectivamente un regulador de velocidad. Además, la unidad de potencia primaria 2 y la unidad de potencia secundaria 4 tienen asignadas respectivamente una banda de tolerancia propia. In the present case, the primary power unit 2 and the secondary power unit 4 respectively have a speed regulator. Furthermore, the primary power unit 2 and the secondary power unit 4 are respectively assigned their own tolerance band.
Al regulador de velocidad de la unidad de potencia secundaria 4 se suministra un valor teórico en forma de una velocidad teórica, que está ligeramente por debajo de un valor teórico en forma de una velocidad teórica de la unidad de potencia primaria 2, aunque en la banda de tolerancia predeterminada para la unidad de potencia secundaria 4. A setpoint value in the form of a setpoint speed, which is slightly below a setpoint value in the form of a setpoint speed of the primary power unit 2, is supplied to the speed regulator of the secondary power unit 4, although in the band default tolerance for secondary power unit 4.
La unidad de potencia primaria 2 y la unidad de potencia secundaria 4 presentan respectivamente una estructura de regulación realizada con dos etapas, estando subordinado respectivamente un regulador de velocidad interno a un regulador de velocidad externo. Gracias a ello, el regulador de velocidad suministra los valores predeterminados para el regulador de par, estando limitados los valores predeterminados según esta forma de realización opcionalmente a valores de par positivos. The primary power unit 2 and the secondary power unit 4 respectively have a regulation structure realized with two stages, an internal speed regulator being respectively subordinated to an external speed regulator. Thanks to this, the speed regulator supplies the default values for the torque regulator, the default values according to this embodiment being optionally limited to positive torque values.
Además, se predeterminan diferentes valores de umbral de velocidad para la unidad de potencia primaria 2 y la unidad de potencia secundaria 4. Gracias a ello se proporciona un efecto de histéresis para la unidad de potencia primaria 2 y la unidad de potencia secundaria 4, que reduce o incluso elimina por completo la aparición de oscilaciones de velocidad en la velocidad teórica, que podrían aparecer por conectar y/o desconectar el par proporcionado por la unidad de potencia secundaria 4. Furthermore, different speed threshold values are predetermined for the primary power unit 2 and the secondary power unit 4. This provides a hysteresis effect for the primary power unit 2 and the secondary power unit 4, which reduces or even completely eliminates the appearance of speed oscillations in the theoretical speed, which could appear by connecting and/or disconnecting the torque provided by the secondary power unit 4.
Para proporcionar una seguridad adicional, se usa un amplificador P puro. To provide additional safety, a pure P amplifier is used.
El regulador de velocidad de la unidad de potencia secundaria 4 está configurado con un par negativo conectable y desconectable. En el presente caso, la conexión o desconexión del par negativo se controla/regula sobre la base del contenido de energía del acumulador secundario de energía 41. The speed regulator of the secondary power unit 4 is configured with a negative on and off torque. In the present case, the connection or disconnection of the negative torque is controlled/regulated based on the energy content of the secondary energy accumulator 41.
El motor eléctrico 40 de la unidad de potencia secundaria 4 está configurado de tal manera que puede proporcionar un par que es mayor que un par acumulado formado por el par de arranque de la unidad de potencia primaria 2 y las pérdidas mecánicas del grupo electrógeno 1. Gracias a ello, el grupo electrógeno 1 puede arrancarse mediante la unidad de potencia secundaria 4. The electric motor 40 of the secondary power unit 4 is configured in such a way that it can provide a torque that is greater than a cumulative torque formed by the starting torque of the primary power unit 2 and the mechanical losses of the generator set 1. Thanks to this, the generating set 1 can be started by the secondary power unit 4.
La figura 2 muestra esquemáticamente un grupo electrógeno 1 para generar una corriente alterna según otra forma de realización. El grupo electrógeno 1 de la figura 2 corresponde esencialmente al grupo electrógeno de la figura 1, estando previsto además un rectificador 43, mediante el cual puede conectarse de manera desconectable el acumulador secundario de energía 41 con el cable de salida 32 del generador de corriente alterna 3. Gracias a ello, el acumulador secundario de energía 41 puede cargarse mediante el rectificador 43, convirtiéndose la tensión alterna proporcionado por el generador de corriente alterna 3 en una tensión continua. Figure 2 schematically shows a generating set 1 for generating an alternating current according to another embodiment. The generating set 1 of Figure 2 essentially corresponds to the generating set of Figure 1, a rectifier 43 being further provided, by means of which the secondary energy accumulator 41 can be disconnectably connected to the output cable 32 of the alternating current generator. 3. Thanks to this, the secondary energy accumulator 41 can be charged by the rectifier 43, converting the alternating voltage provided by the alternating current generator 3 into a direct voltage.
La figura 3 muestra esquemáticamente un grupo electrógeno 1 para generar una corriente alterna según otra forma de realización. De manera análoga a las formas de realización de las figuras 1 y 2, el grupo electrógeno 1 presenta una unidad de potencia primaria 2 en forma de un motor de combustión interna, que está conectada mediante un engranaje 22 con un generador de corriente alterna 3. Figure 3 schematically shows a generating set 1 for generating an alternating current according to another embodiment. Analogously to the embodiments of Figures 1 and 2, the generating set 1 has a primary power unit 2 in the form of an internal combustion engine, which is connected by a gear 22 with an alternating current generator 3.
Como alternativa a las formas de realización de las figuras 1 y 2, la unidad de potencia secundaria 4 en la figura 3 presenta un acumulador secundario de energía 41, por ejemplo una batería, como por ejemplo una batería de iones de litio, o un condensador, por ejemplo un condensador electrolítico o un supercondensador, así como un inversor 45, opcionalmente en forma de un inversor 45 controlado externamente. As an alternative to the embodiments of Figures 1 and 2, the secondary power unit 4 in Figure 3 has a secondary energy accumulator 41, for example a battery, such as a lithium-ion battery, or a capacitor , for example an electrolytic capacitor or a supercapacitor, as well as an inverter 45, optionally in the form of an externally controlled inverter 45.
Un cable de salida 44 del inversor 45 está conectado de manera conectable y desconectable con el cable de salida 32 del generador de corriente alterna 3. Para proporcionar una potencia adicional en el cable de salida 32, el cable de salida 44 puede conectarse con el cable de salida 32. De este modo se proporciona mediante el inversor 45 una potencia adicional desde el acumulador secundario de energía 41. An output cable 44 of the inverter 45 is connected in a pluggable and detachable manner with the output cable 32 of the alternating current generator 3. To provide additional power in the output cable 32, the output cable 44 can be connected with the cable output 32. In this way, additional power is provided by the inverter 45 from the secondary energy accumulator 41.
Opcionalmente, el inversor 45 puede estar configurado como inversor o convertidor que funciona bidireccionalmente, de modo que en el funcionamiento normal, el acumulador secundario de energía 41 pueda cargarse con la potencia proporcionada en el cable de salida 32 por el generador de corriente alterna 3. Alternativamente, de manera análoga a la configuración de la figura 2, puede estar previsto un rectificador separado (no mostrado en la figura 3) para cargar el acumulador secundario de energía 41. Optionally, the inverter 45 can be configured as an inverter or converter that operates bidirectionally, so that in normal operation, the secondary energy accumulator 41 can be charged with the power provided on the output cable 32 by the alternating current generator 3. Alternatively, analogously to the configuration of Figure 2, a separate rectifier (not shown in Figure 3) may be provided to charge the secondary energy accumulator 41.
Lista de referenciasReference List
1 Grupo electrógeno 1 Generator set
2 Unidad de potencia primaria 2 Primary power unit
20 Árbol de salida 20 Output shaft
22 Engranaje 22 Gear
3 Generador de corriente alterna 3 AC generator
30, 30' Árbol de entrada 30, 30' Entry Tree
32 Conducto de salida 32 Outlet duct
4 Unidad de potencia secundaria 4 Secondary power unit
40 Motor eléctrico 40 Electric motor
41 Acumulador secundario de energía 41 Secondary energy accumulator
42 Árbol de salida 42 Output shaft
43 Rectificador 43 Rectifier
44 Conducto de salida 44 Outlet duct
45 Inversor 45 Investor
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